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如果当初好好学习数学就好了

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梁辉握着话筒的手已经在微微发颤了。

  他猜对了。

  肖宿说可以。

  梁辉的数学功底虽然跟不上肖宿讲座的主体内容,但刚才那一段关于纤维丛和极小能量轨迹的表述,他大致听懂了七八成。

  肖宿用的是微分几何的语言,但是他脑子里自动翻译成了肿瘤生物学的图景,白质束的骨架结构、肿瘤细胞的迁移偏好、边界条件的设定方式,这些他太熟了,熟到能在脑子里直接跑一遍模拟。

  也正是因为听懂了,他才立刻意识到这里有一个绕不开的问题。

  “肖教授,”梁辉稳住声音,语速不自觉地加快了,“您说的这个框架,核心前提是把白质束的扩散张量场当作一个静态的约束边界。

  但是胶质母细胞瘤的侵袭过程中,肿瘤细胞分泌的谷氨酸会诱导神经元兴奋性毒性死亡,MMP会降解细胞外基质,白质束的几何结构在疾病进程中是在不断被重塑的,这会大大破坏白质束的完整性。

  也就是说,约束条件本身是时间依赖的。

  这个纤维丛的底流形不是静态的,它在被肿瘤自身不断修改。这种情况下,您刚才定义的极小能量轨迹的边界条件,要怎么处理这种动态边界问题呢?”

  这个问题一问出来,前排几个数学家的表情就变了。

  舒尔茨本来靠在椅背上,听到这个问题后微微坐直了身体。

  他侧过头,低声对格林说:“这个问题问的很关键啊,动态边界的纤维丛,不是平移一个静态框架就能解决的。”

  格林点了点头,目光落在肖宿身上,等着看他的反应。

  肖宿听完,表情没什么变化,只是微微偏了下头。

  “这个问题在数学上其实不是新问题。

  白质束被肿瘤重塑的过程,本质上是一个边界演化的自由边界问题,如果你把白质束的降解速率和肿瘤细胞密度做耦合,那么约束边界的演化方程就可以用一个水平集方法来描述,把白质束边界嵌入为高维函数的零水平集,然后用偏微分方程驱动边界的运动。”

  他在白板上又画了一个小图,几条线向内收缩,旁边写了一个偏微分方程。

  “在时间步n的约束边界上求解极小能量轨迹,然后把轨迹上新预测的肿瘤位置代入边界演化方程,更新白质束的破坏程度,再把更新后的边界作为时间步n+1的约束条件。

  每一步的极小能量轨迹仍然由和乐约束保证唯一性,边界演化的连续性则由纤维丛联络的Lipschitz性质保证。

  两套方程交替迭代,格式是稳定的。”

  他放下马克笔,“这个做法在数值上没什么难度。”

  梁辉听完,脑子追着肖宿的推导了半天,才勉强跟上了基本逻辑,他下意识地点了点头,紧接着又问了一个问题。

  “好的肖教授,如果是这样的话,这里面还有一个更根本的困难。

  胶质母细胞瘤不是一种均质的肿瘤,单细胞测序已经揭示它的瘤内异质性程度远超大多数实体瘤,同一个病灶里,不同亚克隆的侵袭能力差异很大,有的克隆偏好沿白质束迁移,有的克隆倾向于沿血管基底膜播散,有的克隆甚至能在细胞外基质中独立开辟路径,这些不同亚克隆的侵袭策略各不相同,但它们在同一个微环境中相互竞争、协同演化。

  如果把肿瘤看作一个整体,用一个统一的极小能量轨迹来描述,就完全忽略了亚克隆之间的异质性。

  但是如果要分克隆建模,不同克隆的能量泛函又要怎么定义呢?它们之间的竞争关系又要怎么在您的纤维丛框架里体现呢?”

  这个问题一出,台下顿时响起一阵窸窸窣窣的说话声。

  如果说刚才动态边界的问题,前排数学家还能大致理解在问什么,边界演化、自由边界问题、水平集方法,这些都是偏微分方程领域的标准工具,可现在梁辉的这个问题,已经完全超出了他们的知识边界了。

  陆奇和陈林坐在第三排,两人对视了一眼,同时从对方眼里看到了一种久违的迷茫。